CN113594431A - 一种锂离子电池负极片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种锂离子电池负极片，一种锂离子电池负极片，包括集流体以及涂覆在集流体上的负极活性浆料，所述集流体以及负极活性浆料直接设置有涂覆层；所述涂覆层以质量百分比计，包括如下组分：60‑70％导电剂，30‑40％粘结剂；所述负极活性浆料以质量百分比计，包括如下组分：90‑96％活性材料，1‑3％导电剂，1‑9％粘结剂。本发明通过负极集流体铜箔涂覆的方法提高锂离子电池内部电子传输速率，降低电池内部阻抗，缓解充放电过程中的体积膨胀。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池领域，尤其涉及一种锂离子电池负极片及其制备方法。
背景技术
锂离子电池具有高能量密度、重量轻、高电压、环保等优点，因此广泛应用于手机、数码相机、UPS电源以及电动汽车等设备。作为锂离子电池的重要主材，目前常用的负极有石墨、硅碳类等材料。其中石墨原材料丰富、循环性能好已经成为目前商业化最广泛的材料。但是石墨负极材料层状结构在脱嵌锂的过程中体积膨胀大，造成活性材料与集流体分离；且循环过程中电池内部极化增大，导致电池易析锂造成容量损失。目前常用的方法有添加粘结剂来缓解材料脱落，添加导电剂来减小极化。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，本发明提出了一种锂离子电池负极片及其制备方法，通过负极集流体铜箔涂覆的方法提高锂离子电池内部电子传输速率，降低电池内部阻抗，缓解充放电过程中的体积膨胀。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种锂离子电池负极片，包括集流体以及涂覆在集流体上的负极活性浆料，所述集流体以及负极活性浆料直接设置有涂覆层；
所述涂覆层以质量百分比计，包括如下组分：60-70％导电剂，30-40％粘结剂；
所述负极活性浆料以质量百分比计，包括如下组分：90-96％活性材料，1-3％导电剂，1-9％粘结剂。
进一步地，所述导电剂为导电炭黑、超导碳、导电石墨、碳纳米管中的一种或多种；所述粘结剂为羧甲基纤维素钠以及丁苯橡胶中的一种或两种的组合；所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮；所述负极活性材料为石墨或硅碳。
进一步地，所述涂覆层中粘结剂包括5％羧甲基纤维素钠以及25-35％丁苯橡胶。
进一步地，所述负极活性材料以质量百分比计包括95.4％人造石墨，1.0％导电炭黑，1.6％羧甲基纤维素钠以及2.0％丁苯橡胶。
进一步地，所述涂覆层以质量百分比计，包括60％导电炭黑，5％羧甲基纤维素钠以及35％丁苯橡胶。
另一方面，一种如权利要求1-5所述的锂离子电池负极片的制备方法，包括如下步骤：
S1、将涂覆层所需材料按照配方比例加入搅拌器中，匀浆分散调节至粘度500-1000mPa.s得涂覆层浆料；
S2、将负极活性浆料所需浆料按照配方比例加入搅拌器中，匀浆分散调节至粘度2000-3000mPa.s得负极活性浆料；
S3、将S1中获得的涂覆层浆料涂覆于集流体表面，经烘干形成带涂覆层的集流体；
S4、将S2中获得的负极活性浆料涂覆在S3所得带涂覆层的集流体上，经烘干辊压后得到所述锂离子电池负极片。
进一步地，所述S3中涂覆层密度为1.0±0.1mg/cm2，涂覆层厚度为1-2μm。
进一步地，所述S4中，负极活性浆料质面密度为17.0±0.2mg/cm2，极片压实密度为1.45±0.1g/cm3。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
(1)制备方法简单，可有效地降低负极片电阻。
(2)可有效地提高负极极片剥离强度，缓解了体积膨胀；
(3)明显地降低了电池内部极化；
(4)明显改善了电池的循环稳定性能。
附图说明
参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：
图1为锂离子电池负极片截面示意图。
图2为实施例1至实施例3与对比例负极极片的电阻比较图。
图3为实施例1至实施例3与对比例负极极片剥离力比较图。
图4为实施例1至实施例3与对比例-20℃下的交流阻抗图。
图中标号：1-集流体，2-涂覆层，3-负极活性浆料。
具体实施方式
容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
根据本发明的一实施方式结合图1示出。一种锂离子电池负极片，包括集流体1以及依次涂覆在集流体1上的飞机活性材料，涂覆层2以质量百分比计，包括如下组分：60-70％导电剂，30-40％粘结剂；负极活性浆料3以质量百分比计，包括如下组分：90-96％活性材料，1-3％导电剂，1-9％粘结剂。上述导电剂为导电炭黑、超导碳、导电石墨、碳纳米管中的一种或多种；粘结剂为羧甲基纤维素钠以及丁苯橡胶中的一种或两种的组合；有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮；负极活性材料为石墨或硅碳。
以下结合实施例作具体说明。
实施例1
如图1所示的一种锂离子电池负极片，包括负极集流体1，负极集流体1表面涂覆有涂覆层2，涂覆层2表面涂覆有活性浆料层，涂覆层2由以下质量百分比的组分制成：70％导电炭黑，5％羧甲基纤维素钠，25％丁苯橡胶，匀浆时加入部分去离子水进行粘度调节，加入部分N-甲基吡咯烷酮进行消泡。活性浆料层由以下质量百分比的组分制成：正拓(行业商标)94.4％人造石墨活性物质，1.0％导电炭黑，1.6％羧甲基纤维素钠，2.0％丁苯橡胶；上述锂离子电池负极片通过以下方法制备得到：
(1)将涂覆层2所需浆料按照配方比例加入搅拌器中，匀浆分散调节至粘度1000mPa.s得涂覆层2浆料，待用；
(2)将负极活性浆料层所需材料按照配方比例加入搅拌器中，匀浆分散调节至粘度2000mPa.s得负极活性浆料3，待用；
(3)将步骤(1)所得的涂覆层2浆料涂覆于负极集流体1表面，涂涂覆面密度为1.0mg/cm2，涂覆层2厚度为1μm，经烘干形成带涂覆层2的负极集流体1，待用；
(4)在步骤(3)所得带涂覆层2的负极集流体1上涂覆步骤(2)所得的负极活性浆料3，负极活性浆料3层涂覆面密度为16.8mg/cm2；极片压实密度为1.45g/cm3，辊压后极片厚度为156μm。经烘干辊压后得到所述锂离子电池负极片。
实施例2
如图1所示的一种锂离子电池负极片，包括负极集流体1，负极集流体1表面涂覆有涂覆层2，涂覆层2表面涂覆有负极活性浆料层，涂覆层2由以下质量百分比的组分制成：65％导电炭黑，5％羧甲基纤维素钠，30％丁苯橡胶，匀浆时加入部分去离子水进行粘度调节，加入部分N-甲基吡咯烷酮进行消泡。负极活性浆料层由以下质量百分比的组分制成：正拓(行业商标)94.4％人造石墨活性物质，1.0％导电炭黑，1.6％羧甲基纤维素钠，2.0％丁苯橡胶；上述锂离子电池负极片通过以下方法制备得到：
(1)将涂覆层2所需浆料按照配方比例加入搅拌器中，匀浆分散调节至粘度1000mPa.s得涂覆层2浆料，待用；
(2)将负极活性浆料层所需材料按照配方比例加入搅拌器中，匀浆分散调节至粘度2000mPa.s得负极活性浆料3，待用；
(3)将步骤(1)所得的涂覆层2浆料涂覆于负极集流体1表面，涂覆面密度为1.0mg/cm2，涂覆层2厚度为2μm，经烘干形成带涂覆层2的负极集流体1，待用；
(4)在步骤(3)所得带涂覆层2的负极集流体1上涂覆步骤(2)所得的负极活性浆料3，负极活性浆料3层涂覆面密度为16.8mg/cm2；极片压实密度为1.45g/cm3，辊压后极片厚度为156μm。经烘干辊压后得到所述锂离子电池负极片。
实施例3
如图1所示的一种锂离子电池负极片，包括负极集流体1，负极集流体1表面涂覆有涂覆层2，涂覆层2表面涂覆有活性浆料层，涂覆层2由以下质量百分比的组分制成：60％导电炭黑，5％羧甲基纤维素钠，35％丁苯橡胶，匀浆时加入部分去离子水进行粘度调节，加入部分N-甲基吡咯烷酮进行消泡。负极活性浆料层由以下质量百分比的组分制成：正拓(行业商标)94.4％人造石墨活性物质，1.0％导电炭黑，1.6％羧甲基纤维素钠，2.0％丁苯橡胶；上述锂离子电池负极片通过以下方法制备得到：
(1)将涂覆层2所需浆料按照配方比例加入搅拌器中，匀浆分散调节至粘度1000mPa.s得涂覆层2浆料，待用；
(2)将负极活性浆料层所需材料按照配方比例加入搅拌器中，匀浆分散调节至粘度2000mPa.s得负极活性浆料3，待用；
(3)将步骤(1)所得的涂覆层2浆料涂覆于负极集流体1表面，涂覆面密度为1.0mg/cm2，涂覆层2厚度为2μm，经烘干形成带涂覆层2的负极集流体1，待用；
(4)在步骤(3)所得带涂覆层2的负极集流体1上涂覆步骤(2)所得的负极活性浆料3，负极活性浆料3层涂覆面密度为16.8mg/cm2；极片压实密度为1.45g/cm3，辊压后极片厚度为156μm。经烘干辊压后得到所述锂离子电池负极片。
对比例
一种锂离子电池负极片，包括负极集流体1，负极集流体1表面涂覆有活性浆料层，负极活性浆料层由以下质量百分比的组分制成：正拓(行业商标)94.4％人造石墨活性物质，1.0％导电炭黑，1.6％羧甲基纤维素钠，2.0％丁苯橡胶；上述锂离子电池负极片通过以下方法制备得到：
(1)将负极活性浆料层所需材料按照配方比例加入搅拌器中，匀浆分散调节至粘度2000mPa.s得负极活性浆料3，待用；
(2)将步骤(1)所得的负极活性浆料3涂覆于负极集流体1表面，负极活性浆料层涂覆面密度为16.8mg/cm2；极片压实密度为1.45g/cm3，辊压后极片厚度为156μm。经烘干辊压后得到所述锂离子电池负极片。
依据实施例1至实施例3与对比例的测试结果结合图2至图4，可见实施例1至实施例3中相较于对比例，负极极片电阻值明显降低即相较于普通负极极片，向集流体以及负极活性材料中加入涂覆层可明显降低负极极片电阻值，且当涂覆层中导电炭黑含量为60％，丁苯橡胶含量为35％时，本发明中负极极片电阻值降至最小约为3mΩ；于实施例1至实施例3中，负极极片平均剥离力相较于对比例中均得到了提升，且当涂覆层中导电炭黑含量为70％，丁苯橡胶含量为25％时，此时负极极片平均剥离力明显高于对比例中约为12.37gf；相较于对比例，实施例1至实施例3中于常温1C循环容量均高于对比例。
本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种锂离子电池负极片，包括集流体(1)以及涂覆在集流体(1)上的负极活性浆料(3)，其特征在于，所述集流体(1)以及负极活性浆料(3)直接设置有涂覆层(2)；
所述涂覆层(2)以质量百分比计，包括如下组分：60-70％导电剂，30-40％粘结剂；
所述负极活性浆料(3)以质量百分比计，包括如下组分：90-96％活性材料，1-3％导电剂，1-9％粘结剂。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池负极片，其特征在于，所述导电剂为导电炭黑、超导碳、导电石墨、碳纳米管中的一种或多种；所述粘结剂为羧甲基纤维素钠以及丁苯橡胶中的一种或两种的组合；所述有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮；所述负极活性材料为石墨或硅碳。
3.根据权利要求2所述的锂离子电池负极片，其特征在于，所述涂覆层(2)中粘结剂包括5％羧甲基纤维素钠以及25-35％丁苯橡胶。
4.根据权利要求2所述的锂离子电池负极片，其特征在于，所述负极活性材料以质量百分比计包括95.4％人造石墨，1.0％导电炭黑，1.6％羧甲基纤维素钠以及2.0％丁苯橡胶。
5.根据权利要求3所述的锂离子电池负极片，其特征在于，所述涂覆层(2)以质量百分比计，包括60％导电炭黑，5％羧甲基纤维素钠以及35％丁苯橡胶。
6.一种如权利要求1-5所述的锂离子电池负极片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将涂覆层(2)所需材料按照配方比例加入搅拌器中，匀浆分散调节至粘度500-1000mPa.s得涂覆层(2)浆料；
S2、将负极活性浆料(3)所需浆料按照配方比例加入搅拌器中，匀浆分散调节至粘度2000-3000mPa.s得负极活性浆料(3)；
S3、将S1中获得的涂覆层(2)浆料涂覆于集流体(1)表面，经烘干形成带涂覆层(2)的集流体(1)；
S4、将S2中获得的负极活性浆料(3)涂覆在S3所得带涂覆层(2)的集流体(1)上，经烘干辊压后得到所述锂离子电池负极片。
7.根据权利要求6所述的锂离子电池负极片的制备方法，其特征在于，所述S3中涂覆层(2)密度为1.0±0.1mg/cm2，涂覆层(2)厚度为1-2μm。
8.根据权利要求6所述的锂离子电池负极片的制备方法，其特征在于，所述S4中，负极活性浆料(3)质面密度为17.0±0.2mg/cm2，极片压实密度为1.45±0.1g/cm3。
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| CN107331888A (zh) * | 2017-08-03 | 2017-11-07 | 桑顿新能源科技有限公司 | 一种含有硅碳材料负极片的锂离子电池及其制备方法 |
| CN108511685A (zh) * | 2017-04-05 | 2018-09-07 | 万向二三股份公司 | 一种含有导电涂层的锂离子电池负极片及其制备方法 |
| CN109494374A (zh) * | 2018-11-12 | 2019-03-19 | 桑顿新能源科技有限公司 | 锂离子电池硅碳负极片及其制备方法 |
| CN110148708A (zh) * | 2019-05-30 | 2019-08-20 | 珠海冠宇电池有限公司 | 一种负极片及锂离子电池 |
-
2021
- 2021-07-07 CN CN202110769895.5A patent/CN113594431A/zh active Pending
Patent Citations (4)
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